EP0942163A2 - Process for the synchronisation of a multi-cylinder internal-combustion engine - Google Patents

Process for the synchronisation of a multi-cylinder internal-combustion engine Download PDF

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EP0942163A2
EP0942163A2 EP98123719A EP98123719A EP0942163A2 EP 0942163 A2 EP0942163 A2 EP 0942163A2 EP 98123719 A EP98123719 A EP 98123719A EP 98123719 A EP98123719 A EP 98123719A EP 0942163 A2 EP0942163 A2 EP 0942163A2
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EP
European Patent Office
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synchronization
crankshaft
cylinder
combustion engine
internal combustion
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Thilo Jahn
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F02D2041/0092—Synchronisation of the cylinders at engine start

Definitions

  • the invention relates to a method for synchronization or the cylinder assignment for crankshaft position a multi-cylinder internal combustion engine of the type of the main claim.
  • crankshaft and camshaft are included connected to a disc that has a predeterminable number of Have angular marks.
  • the one connected to the crankshaft Disk usually has n - e (e.g. 60 - 2) Angle marks, the reference mark is therefore by a gap of two angle marks formed.
  • the one with the camshaft connected disc also has an angle mark.
  • the inventive method with the features of Claim 1 has the advantage that it is compared to the known Solution is even more reliable and with incorrect synchronization prevented even greater security.
  • the inventive method ensures that also in the case where an injection at the right time or not at the correct crankshaft angle Ignition or combustion leads, no incorrect synchronization is triggered.
  • the method according to the invention can thus even at low temperatures, where one in itself correct injection does not lead to ignition become.
  • the test injections are advantageous not always triggered for the same cylinder to this not overburdening.
  • a cylinder too large Amounts of fuel are supplied.
  • the sequence of Trial injections should advantageously not always be start at the same cylinder.
  • the redundant synchronization search with every restart with start another cylinder also taking into account can be that in some cylinders the ignitability is reduced compared to other cylinders.
  • the method according to the invention is particularly useful advantageously in an internal combustion engine with crank and Camshaft encoder used if the Camshaft sender fails.
  • the camshaft sensor is also completely eliminated and the Synchronization basically by linking the Crankshaft signals and the results of the sample measurement respectively.
  • Figure 1 shows a rough overview about the arrangement of crankshafts or camshafts together with the associated sensors and the control unit, in which the for Regulation of the internal combustion engine required calculations expire.
  • Figure 2 shows various signal sequences over the crankshaft angle and
  • Figure 3 is a flow chart showing the essential steps of the method according to the invention shows.
  • Figure 1 are those for explaining the invention required components of an internal combustion engine shown as an example.
  • a sensor disk with 10 referred to, the rigid with the crankshaft 11 of the Internal combustion engine is connected and on its circumference Has a large number of similar angle marks 12.
  • this similar angle mark 12 is a reference mark 13 provided, for example, by two missing Angle marks is realized.
  • the number of the like Angle marks 12 are 58 (60-2), for example.
  • a second encoder disk 14 is connected to the camshaft 15
  • Internal combustion engine connected and points to its scope at least one angle mark 16 with which the phase position the internal combustion engine can be determined.
  • At 17 she is between the crankshaft 11 and the camshaft 15 symbolizes existing connection.
  • the crankshaft turns known to be twice as fast as the camshaft.
  • a working cycle of the internal combustion engine thus extends about a camshaft revolution or two Crankshaft revolutions.
  • crankshaft 11 or the camshaft 15 connected encoder disks 10, 14 exemplary and can be selected by other configurations be replaced.
  • the number of angle marks 16 of the encoder disk 14 or the number of reference marks 13 be adapted to the number of cylinders of the internal combustion engine.
  • the invention is in various types of internal combustion engines (e.g. diesel engines and petrol engines).
  • the two encoder disks 10, 14 are supported by sensors 18, 19, for example inductive sensors or Hall sensors scanned when the angle marks pass in the Transducers generated voltages are a control unit 20 supplied, these voltages either in the sensor or are converted into square wave signals in the control unit, the Rising edges e.g. the beginning of an angle mark and its falling edges correspond to the end of an angle mark. These signals or the chronological sequences of the individual Pulses are processed in control unit 20.
  • Encoder disc and transducer are usually used as encoders designated.
  • the control unit 20 receives via various inputs further, for the control or regulation of the Internal combustion engine required input quantities by corresponding sensors 21, 22, 23 are measured.
  • the sensor 21 can be a temperature sensor that measures the engine temperature.
  • the start signal becomes the control signal via input 24 fed that when closing the starter from the terminal Kl. 15 of the ignition lock 25 is supplied.
  • control unit 20 On the output side, the control unit 20, which at least a microprocessor 30 and associated storage means includes, signals for injection for no closer denotes corresponding components of the internal combustion engine, for example a diesel engine. This Signals are sent via the outputs 26 and 27 of the control unit 20 delivered.
  • the voltage supply for the control unit 20 takes place in the usual way with the aid of a battery 28 which via the switch 29 during operation of the Internal combustion engine with the control unit 20 in connection stands.
  • crankshaft pulley 10 To detect the angular positions of crankshaft 11 and Camshaft 15 are those shown in Figures 2a and 2b Waveforms voltages U1, U2) above the Crankshaft angle [° KW3] evaluated.
  • the reference mark 13 the crankshaft pulley 10 is recognized when the Microprocessor 30 of control unit 20 at least recognized has that the distance between successive Trailing edges R2 and R3 differ significantly from the distance between others Trailing edges R1 and R2 or R3 and R4 of the signal according to the figure 2a differs.
  • a synchronization pulse SI Voltage U3
  • crankshaft encoder and camshaft sensor is also a from Camshaft sensor (pickup 19) received generated pulse, which is shown in Figure 2b. Since the camshaft pro Working cycle rotates only once, is this impulse or Trailing edge R5 of this pulse is suitable, a unique one Perform synchronization. So it can be done on hand these impuls determine in which revolution the Crankshaft is straight.
  • step S1 using a predefinable criterion determines whether the camshaft sensor is defective or not. If it is determined in step S1 that a plausible signal to the control unit 20 is in Step S2 the usual synchronization using the Camshaft and crankshaft sensor signals carried out. If, on the other hand, it is recognized in step S1 that the Camshaft sensor is defective or that of sensor 19 delivered signal is not plausible, turns on in step S3 Emergency operation initiated. In step S4 it is checked whether the reference mark of the crankshaft pulley, that is to say according to FIG. 1 the gap 13 was recognized.
  • step S6 After the preliminary synchronization in step S5 is still waiting for an applicable, i.e. predefinable waiting time, which is shown in step S6.
  • this Applicable waiting time is with the preliminary Synchronization started with that shown in S7 Injection at top dead center or 360 ° KW compared to top dead center begins offset.
  • the control unit selects the cylinder based on the structural conditions are at top dead center should. Does the injection ignite the Fuel, this must lead to an increase in the speed or lead to speed acceleration by the control unit 20 can be determined by evaluating the speed. If this speed increase is recognized in step S8, the preliminary synchronization into a final one Synchronization to be converted.
  • step S9 the Synchronization takes place and the internal combustion engine is then regulated in the usual way.
  • step S8 there is no increase in speed recognized, was injected into the wrong cylinder.
  • the provisional synchronization is then changed by 360 ° KW (Step S12) and the upper one is tried again To make an injection of the dead center of a cylinder.
  • the Steps S7 and S8 are therefore repeated until the Synchronization was found and the speed increase is registered. By doing this ensured that synchronization still then is possible if an injection at the correct angle (in Hautre) does not lead to ignition. If a definable Number of injections after preliminary synchronizations is reached, every further injection is carried out in step S10 interrupted, in step S11 the attempt of redundant synchronization search with the crankshaft signal interrupted.
  • the method shown in Figure 3 can still be supplemented in the shifts of the injections angles other than 360 ° are carried out, the Shifts are to be chosen so that the selected cylinders near top dead center located.
  • the sequence of injections at different Number of cylinders with the redundant synchronization search is thus applicable and should be designed so that in every cylinder in the course of the synchronization search is injected.
  • Possible sequences with the four-cylinder are for example first cylinder, fourth cylinder, third Cylinder, second cylinder. This can be the case with the evaluation Control unit basically more stored Information, for example about the willingness to ignite take different cylinders into account.
  • the method according to the invention is in principle for self-igniting internal combustion engines and spark-ignited Internal combustion engines suitable, with spark-ignited Internal combustion engines in addition to the injections adapted ignitions must be triggered.

Abstract

The method involves performing a new provisional synchronization shifted by a predefined angle if a revolution rate increase does not occur, triggering a fuel injection for a cylinder assumed to be at top dead center and verifying the provisional synchronization with an increase in revolution rate. The predefinable shift in the early synchronization is 360 degrees.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation bzw. zur Zylinderzuordnung zur Kurbelwellenstellung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for synchronization or the cylinder assignment for crankshaft position a multi-cylinder internal combustion engine of the type of the main claim.

Stand der TechnikState of the art

Bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit einer Kurbel- und einer Nockenwelle, bei der in einem Steuergerät berechnet wird, wann und wieviel Kraftstoff pro Zylinder eingespritzt werden soll, muß es gewärleistet sein, daß der Kraftstoff den einzelnen Zylindern zum richten Zeitpunkt und in der richtigen Menge zugeführt wird. Damit die Berechnungen in korrekter Weise durchgeführt werden können, muß die jeweilige Stellung der Kurbel- bzw. Nockenwelle der Brennkraftmaschine bekannt sein, es ist daher üblich, Kurbel- und Nockenwellengeber einzusetzen, die die Stellung ermitteln. Dazu sind die Kurbel- und die Nockenwelle mit je einer Scheibe verbunden, die eine vorgebbare Anzahl von Winkelmarken aufweisen. Die mit der Kurbelwelle verbundene Scheibe hat üblicherweise n - e (beispielsweise 60 - 2) Winkelmarken, die Bezugsmarke wird also durch eine Lücke von zwei Winkelmarken gebildet. Die mit der Nockenwelle verbundene Scheibe hat ebenfalls eine Winkelmarke. Beide Geberscheiben werden mit Hilfe geeigneter Aufnehmer abgetastet, die ein Ausgangssignal abgeben, das der Scheibenoberfläche entspricht.In a multi-cylinder internal combustion engine with one Crank and a camshaft, in which in a control unit it is calculated when and how much fuel per cylinder to be injected, it must be ensured that the Fuel the individual cylinders at the right time and is supplied in the correct amount. So that Calculations can be carried out correctly, the respective position of the crankshaft or camshaft Internal combustion engine to be known, it is therefore common Crankshaft and camshaft sender use the position determine. The crankshaft and camshaft are included connected to a disc that has a predeterminable number of Have angular marks. The one connected to the crankshaft Disk usually has n - e (e.g. 60 - 2) Angle marks, the reference mark is therefore by a gap of two angle marks formed. The one with the camshaft connected disc also has an angle mark. Both Encoder disks are made using suitable sensors sampled, which give an output signal that the Disc surface corresponds.

Da bei einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine zwei Kurbelwellenumdrehungen für einen Arbeitszyklus benötigt werden, wird im Normalfall die Zylinderzuordnung des Kurbelwellensignales mit Hilfe der Signale vom Nockenwellengeber durchgeführt. Fällt der Nockenwellengeber aus oder ist dieser überhaupt nicht vorhanden, kann eine redundante Synchronisation, also eine Zylinderzuordnung zum Kurbelwellensignal auch ausschließlich mittels des Kurbelwellensignales erfolgen. Da das Kurbelwellensignal die Bezugsmarke in jeder Umdrehung liefert, ist keine vollständige Zyinderzuordnung zum Kurbelwellenwinkel möglich. Damit eine solche Zuordnung erfolgen kann, wird bei dem aus der DE-OS 40 40 828 bekannten Steuersystem zur Brennkraftmaschinenregelung vorgeschlagen, daß bei erkannter Bezugsmarke im Kurbelwellensignal vom Steuergerät der Brennkraftmaschine eine Einspritzung in einem bzw. für einen Zylinder der Brennkraftmaschine erfolgt, von dem vermutet wird, daß er sich beim Auftreten der Bezugsmarke in seinem oberen Totpunkt befindet. Da im Steuergerät außerdem laufend die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch Auswertung vorgebbarer Signalflanken des Kurbelwellensignales bestimmt wird, kann festgestellt werden, ob durch die Probezumessung eine Drehzahlerhöhung verursacht wird. Eine Drehzahlerhöhung als Folge der Probeeinspritzung erfolgt nur dann, wenn der eingespritzte Kraftstoff auch gezündet wird. Durch die Zündung bzw. den Verbrennungsvorgang wird eine Drehzahlbeschleunigung verursacht, wodurch vom Steuergerät festgestellt wird, daß der Zylinder, in den eingespritzt wurde, sich im oberen Tortpunkt befand. Damit kann eine Synchronisation, d. h. die Zylinderzuordnung zum Kurbelwellensignal erfolgen.Because two in a four-stroke internal combustion engine Crankshaft revolutions required for one work cycle the cylinder assignment of the Crankshaft signals using the signals from Camshaft encoder performed. The camshaft sender falls off or if it does not exist at all, one can redundant synchronization, i.e. a cylinder assignment to Crankshaft signal also exclusively by means of Crankshaft signals take place. Since the crankshaft signal the Delivering a reference mark in every revolution is not a complete cylinder assignment to the crankshaft angle possible. So that such an assignment can be made, at the control system known from DE-OS 40 40 828 Internal combustion engine regulation proposed that when detected Reference mark in the crankshaft signal from the control unit of the Internal combustion engine an injection in or for one Cylinder of the internal combustion engine takes place, which is suspected is that when the reference mark appears in his top dead center. Because the control unit also runs continuously the speed of the internal combustion engine by evaluation Predeterminable signal edges of the crankshaft signal are determined , it can be determined whether by the sample measurement an increase in speed is caused. A speed increase as a result of the sample injection only takes place when the injected fuel is also ignited. Through the Ignition or the combustion process becomes a Speed acceleration caused by the control unit it is found that the cylinder is injected into the was in the upper gate point. With that a Synchronization, d. H. the cylinder assignment to Crankshaft signal.

Da die Lage aller Zylinder bezüglich des Kurbelwellensignales bekannt ist, wird bei dem aus der DE-OS 4,040,828 bekannten Steuersystem für eine Brennkraftmaschine davon ausgegangen, daß in dem Fall, in dem die Einspritzung nicht zu einem Drehzahlanstieg bzw. einer Drehzahlbeschleunigung führt, die Einspritzung in einen falschen Zylinder erfolgt sein muß. Es wird dann ebenfalls eine Synchronisation durchgeführt, wobei die Synchronisation in diesem Fall einfach um 360° KW verschoben wird.Since the position of all cylinders with respect to the Crankshaft signals is known from the DE-OS 4,040,828 known control system for an internal combustion engine assumed that in the case where the injection not to an increase in speed or Speed acceleration leads to injection into one wrong cylinder must have occurred. Then it will too performed a synchronization, the synchronization in this case it is simply shifted by 360 ° KW.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß es gegenüber der bekannten Lösung noch zuverlässiger ist und Fehlsynchronisationen mit noch größerer Sicherheit verhindert. Erzielt werden diese Vorteile, indem, nach der Erkennung der Bezugsmarke des Kurbelwellensignales, zunächst eine erste Probeeinspritzung in einen bzw. für einen Zylinder erfolgt, der sich vermutlich im oberen Totpunkt befindet. Ergibt sich nach der Probeeinspritzung ein Drehzahlanstieg bzw. eine Drehzahlbeschleunigung, erfolgt die Synchronisation, also die Zylinderzuordnung zum Kurbelwellensignal. Ergibt sich kein Drehzahlanstieg bzw. keine Drehzahlbeschleunigung, wird eine weitere vorläufige Synchronisation, die um 360° verschoben ist, vorgenommen. Es wird dann eine weitere Probeeinspritzung für einen Zylinder durchgeführt, der dann vermutlich im oberen Totpunkt ist. Daraufhin wird wieder überprüft, ob sich eine Drehzahlerhöhung einstellt. Falls dies der Fall ist, erfolgt die endgültige Synchronisation. Falls wieder kein Drehzahlanstieg zu erkennen ist, wird davon ausgegangen, daß sich wieder keine Verbrennung eingestellt hat und das Verfahren wird solange wiederholt, bis die Synchronisation gefunden wird oder eine vorgebbare erlaubte Anzahl von Probeeinspritzungen erreicht wurde.The inventive method with the features of Claim 1 has the advantage that it is compared to the known Solution is even more reliable and with incorrect synchronization prevented even greater security. These are achieved Advantages by, after the detection of the reference mark of the Crankshaft signals, first a first test injection in one or for a cylinder, which is presumably at top dead center. Results after the Test injection a speed increase or a Speed acceleration, the synchronization takes place, so the cylinder assignment to the crankshaft signal. Surrendered no speed increase or no speed acceleration another preliminary synchronization that is 360 ° is postponed. It will be another one Test injection is carried out for a cylinder, which then is probably at top dead center. Then again checks whether there is an increase in speed. If if this is the case, the final synchronization takes place. If there is no increase in speed again, assumed that there was no combustion again has stopped and the process is repeated until until the synchronization is found or a definable one allowed number of sample injections has been reached.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, daß auch in dem Fall, in dem eine Einspritzung zum richtigen Zeitpunkt bzw. beim richtigen Kurbelwellenwinkel nicht zu einer Zündung bzw. Verbrennung führt, keine Fehlsynchronisation ausgelöst wird. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei tiefen Temperaturen, bei denen eine an sich korrekte Einspritzung nicht zur Zündung führt, eingesetzt werden. Die Probeeinspritzungen werden vorteilhafter Weise nicht immer für den gleichen Zylinder ausgelöst, um diesen nicht übermäßig zu belasten. Außerdem wird dadurch in vorteilhaftere Weise vermieden, daß einem Zylinder zu große Kraftstoffmengen zugeführt werden. Die Abfolge der Probeeinspritzungen sollte vorteilhafterweise nicht immer beim selben Zylinder beginnen. Vorteilhafterweise wird die redundante Synchronisationssuche bei jedem Neustart mit einem anderen Zylinder beginnen, wobei auch berücksichtigt werden kann, daß in manchen Zylindern die Zündfähigkeit gegenüber anderen Zylindern verringert ist.The inventive method ensures that also in the case where an injection at the right time or not at the correct crankshaft angle Ignition or combustion leads, no incorrect synchronization is triggered. The method according to the invention can thus even at low temperatures, where one in itself correct injection does not lead to ignition become. The test injections are advantageous not always triggered for the same cylinder to this not overburdening. In addition, in more advantageously avoided that a cylinder too large Amounts of fuel are supplied. The sequence of Trial injections should advantageously not always be start at the same cylinder. Advantageously, the redundant synchronization search with every restart with start another cylinder, also taking into account can be that in some cylinders the ignitability is reduced compared to other cylinders.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in besonders vorteilhafter Weise bei einer Brennkraftmaschine mit Kurbel- und Nockenwellengeber eingesetzt, falls der Nockenwellengeber ausfallt. Mit diesem Verfahren kann jedoch auch der Nockenwellengeber ganz entfallen und die Synchronisation grundsätzlich durch Verknüpfung des Kurbelwellensignales und der Ergebnisse der Probezumessung erfolgen. The method according to the invention is particularly useful advantageously in an internal combustion engine with crank and Camshaft encoder used if the Camshaft sender fails. However, with this procedure the camshaft sensor is also completely eliminated and the Synchronization basically by linking the Crankshaft signals and the results of the sample measurement respectively.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im Einzelnen zeigt Figur 1 eine grobe Übersicht über die Anordnung von Kurbel- bzw. Nockenwellen samt den zugehörigen Sensoren und dem Steuergerät, in dem die für die Regelung der Brennkraftmaschine erforderlichen Berechnungen ablaufen. Figur 2 zeigt verschiedene signalabverläufe über den Kurbelwellenwinkel und Figur 3 ein Flußdiagramm, das die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzeigt.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail in the following description explained. Figure 1 shows a rough overview about the arrangement of crankshafts or camshafts together with the associated sensors and the control unit, in which the for Regulation of the internal combustion engine required calculations expire. Figure 2 shows various signal sequences over the crankshaft angle and Figure 3 is a flow chart showing the essential steps of the method according to the invention shows.

Beschreibungdescription

In Figur 1 sind die zur Erläuterung der Erfindung erforderlichen Bestandteile einer Brennkraftmaschine beispielhaft dargestellt. Dabei ist mit 10 eine Geberscheibe bezeichnet, die starr mit der Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine verbunden ist und an ihrem Umfang eine Vielzahl gleichartiger Winkelmarken 12 aufweist. Neben diesen gleichartigen Winkelmarken 12 ist eine Referenzmarke 13 vorgesehen, die beispielsweise durch zwei fehlende Winkelmarken realisiert ist. Die Zahl der gleichartigen Winkelmarken 12 beträgt beispielsweise 58 (60-2).In Figure 1 are those for explaining the invention required components of an internal combustion engine shown as an example. There is a sensor disk with 10 referred to, the rigid with the crankshaft 11 of the Internal combustion engine is connected and on its circumference Has a large number of similar angle marks 12. Next this similar angle mark 12 is a reference mark 13 provided, for example, by two missing Angle marks is realized. The number of the like Angle marks 12 are 58 (60-2), for example.

Eine zweite Geberscheibe 14 ist mit der Nockenwelle 15 der Brennkraftmaschine verbunden und weist an ihrem Umfang wenigstens eine Winkelmarke 16 auf, mit der die Phasenlage der Brennkraftmaschine bestimmbar ist. Mit 17 ist die zwischen der Kurbelwelle 11 und der Nockenwelle 15 bestehende Verbindung symbolisiert. Die Kurbelwelle dreht sich bekanntermaßen doppelt so schnell wie die Nockenwelle. Ein Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine erstreckt sich somit über eine Nockenwellenumdrehung oder zwei Kurbelwellenumdrehungen.A second encoder disk 14 is connected to the camshaft 15 Internal combustion engine connected and points to its scope at least one angle mark 16 with which the phase position the internal combustion engine can be determined. At 17 she is between the crankshaft 11 and the camshaft 15 symbolizes existing connection. The crankshaft turns known to be twice as fast as the camshaft. A working cycle of the internal combustion engine thus extends about a camshaft revolution or two Crankshaft revolutions.

Die dargestellte Ausgestaltung der mit der Kurbelwelle 11 bzw. der Nockenwelle 15 verbundenen Geberscheiben 10, 14 ist beispielhaft und kann durch wählbare andere Ausgestaltungen ersetzt werden. Insbesonders kann die Zahl der Winkelmarken 16 der Geberscheibe 14 oder die Zahl der Referenzmarken 13 an die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine angepaßt sein. Die Erfindung ist bei verschiedenartigen Brennkraftmaschinen (z.B. Dieselmotoren und Benzinmotoren) einsetzbar.The illustrated embodiment of the crankshaft 11 or the camshaft 15 connected encoder disks 10, 14 exemplary and can be selected by other configurations be replaced. In particular, the number of angle marks 16 of the encoder disk 14 or the number of reference marks 13 be adapted to the number of cylinders of the internal combustion engine. The invention is in various types of internal combustion engines (e.g. diesel engines and petrol engines).

Die beiden Geberscheiben 10, 14 werden von Aufnehmern 18, 19, beispielsweise induktiven Aufnehmern oder Hall-Sensoren abgetastet, die beim Vorbeilaufen der Winkelmarken in den Aufnehmern entstehenden Spannungen werden einem Steuergerät 20 zugeführt, wobei diese Spannungen entweder im Sensor oder im Steuergerät in Rechtecksignale gewandelt werden, deren Anstiegsflanken z.B. dem Beginn einer Winkelmarke und deren abfallende Flanken dem Ende einer Winkelmarke entsprechen. Diese Signale bzw. die zeitlichen Abfolgen der einzelnen Impulse werden im Steuergerät 20 weiterverarbeitet. Geberscheibe und Aufnehmer werden üblicherweise als Geber bezeichnet.The two encoder disks 10, 14 are supported by sensors 18, 19, for example inductive sensors or Hall sensors scanned when the angle marks pass in the Transducers generated voltages are a control unit 20 supplied, these voltages either in the sensor or are converted into square wave signals in the control unit, the Rising edges e.g. the beginning of an angle mark and its falling edges correspond to the end of an angle mark. These signals or the chronological sequences of the individual Pulses are processed in control unit 20. Encoder disc and transducer are usually used as encoders designated.

Das Steuergerät 20 erhält über verschiedene Eingänge weitere, für die Steuerung bzw. Regelung der Brennkraftmaschine erforderliche Eingangsgrößen, die von entsprechenden Sensoren 21, 22, 23 gemessen werden. Beispielsweise kann der Sensor 21 ein Temperatursensor, der die Motortemperatur mißt, sein.The control unit 20 receives via various inputs further, for the control or regulation of the Internal combustion engine required input quantities by corresponding sensors 21, 22, 23 are measured. For example, the sensor 21 can be a temperature sensor that measures the engine temperature.

Über den Eingang 24 wird dem Steuersignal das Startsignal zugeführt, das beim Schließen des Anlassers von der Klemme Kl. 15 des Zündschlosses 25 geliefert wird. The start signal becomes the control signal via input 24 fed that when closing the starter from the terminal Kl. 15 of the ignition lock 25 is supplied.

Ausgangsseitig stellt das Steuergerät 20, das wenigstens einen Mikroprozessor 30 sowie dazugehörige Speichermittel umfaßt, Signale für die Einspritzung für nicht näher bezeichnet entsprechende Komponenten der Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors zur Verfügung. Diese Signale werden über die Ausgänge 26 und 27 des Steuergerätes 20 abgegeben. Die Spannungsversorgung für das Steuergerät 20 erfolgt in üblicher Weise mit Hilfe einer Batterie 28, die über den Schalter 29 während des Betriebes der Brennkraftmaschine mit dem Steuergerät 20 in Verbindung steht.On the output side, the control unit 20, which at least a microprocessor 30 and associated storage means includes, signals for injection for no closer denotes corresponding components of the internal combustion engine, for example a diesel engine. This Signals are sent via the outputs 26 and 27 of the control unit 20 delivered. The voltage supply for the control unit 20 takes place in the usual way with the aid of a battery 28 which via the switch 29 during operation of the Internal combustion engine with the control unit 20 in connection stands.

Mit der in Figur 1 beschriebenen Einrichtung kann die Stellung der Kurbelwelle 11 und der Nockenwelle 15 während des Betriebes der Brennkraftmaschine jederzeit erfaßt werden. Da die Zuordnung zwischen Kurbelwelle 11 und Nockenwelle 15 ebenso bekannt ist, wie die Zuordnung zwischen der Winkellage der Nockenwelle 15 und der Lage der einzelnen Zylinder, kann nach dem Erkennen der Bezugsmarke eine Synchronisation erfolgen und nach der erfolgten Synchronisation in bekannter Weise die Regelung der Brennkraftmaschine bzw. die Regelung der Einspritzung erfolgen.With the device described in Figure 1, the Position of the crankshaft 11 and the camshaft 15 during of the operation of the internal combustion engine at all times become. Since the assignment between crankshaft 11 and Camshaft 15 is known as well as the assignment between the angular position of the camshaft 15 and the position of the single cylinder, after recognizing the reference mark synchronization and after the successful Synchronization in a known manner, the regulation of Internal combustion engine or the regulation of the injection respectively.

Zur Erkennung der Winkellagen von Kurbelwelle 11 und Nockenwelle 15 werden die in Figur 2a und 2b dargestellten Signalverläufe Spannungen U1, U2) über dem Kurbelwellenwinkel [°KW3] ausgewertet. Die Bezugsmarke 13 der Kurbelwellenscheibe 10 wird erkannt, wenn der Mikroprozessor 30 des Steuergerätes 20 wenigstens erkannt hat, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Rückflanken R2 und R3 sich signifikant vom Abstand anderer Rückflanken R1 und R2 bzw.R3 und R4 des Signales nach Figur 2a unterscheidet. Zum Zeitpunkt des Auftretens der Rückflanke R3 wird dann ein Synchronisationsimpuls SI (Spannung U3) gebildet, der die Lage der Bezugsmarke 13 der Kurbelwellenscheibe 10 repräsentiert.To detect the angular positions of crankshaft 11 and Camshaft 15 are those shown in Figures 2a and 2b Waveforms voltages U1, U2) above the Crankshaft angle [° KW3] evaluated. The reference mark 13 the crankshaft pulley 10 is recognized when the Microprocessor 30 of control unit 20 at least recognized has that the distance between successive Trailing edges R2 and R3 differ significantly from the distance between others Trailing edges R1 and R2 or R3 and R4 of the signal according to the figure 2a differs. At the time of the occurrence of the Trailing edge R3 then becomes a synchronization pulse SI (Voltage U3) formed, the location of the reference mark 13 of the Represented crankshaft pulley 10.

Bei einem voll funktionsfähigen System mit Kurbelwellengeber und Nockenwellengeber wird zusätzlich noch ein vom Nockenwellengeber (Aufnehmer 19) erzeugter Impuls erhalten, der in Figur 2b dargestellt ist. Da sich die Nockenwelle pro Arbeitsspiel nur einmal dreht, ist dieser Impuls bzw. die Rückflanke R5 dieses Impulses geeignet, eine eindeutige Synchronisation durchzuführen. Es läßt sich also an Hand diese Impulses festlegen, in welcher Umdrehung sich die Kurbelwelle gerade befindet.With a fully functional system with crankshaft encoder and camshaft sensor is also a from Camshaft sensor (pickup 19) received generated pulse, which is shown in Figure 2b. Since the camshaft pro Working cycle rotates only once, is this impulse or Trailing edge R5 of this pulse is suitable, a unique one Perform synchronization. So it can be done on hand these impuls determine in which revolution the Crankshaft is straight.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll jedoch entweder bei einem Defekt des Nockenwellengebers, also wenn das in Figur 2b dargestellte Signal nicht auftritt oder bei einer einfachen Ausführungsform der Brennkraftmaschine, die völlig ohne Nockenwellengeber auskommt, allein aus dem in Figur 3a dargestellten mehrdeutigen Kurbelwellengebersignal eine Synchronisation durchgeführt werden. Dazu wertet der Mikroprozessor 30 des Steuergerätes 20 Zeitabstände zwischen vorgebbaren Impulsen des Kurbelwellengebersignales aus beispielsweise zwischen den Rückflanken R1 und R2 und ermittelt aus solchen Zeitabständen, die umgekehrt proportional zur Drehzahl sind, die Drehzahl der Kurbelwelle. Für die Bestimmung der Drehzahl können geeignete Signalflanken herangezogen werden, wobei im Bereich der Lücke (Bezugsmarke) eine spezielle Auswertung erforderlich ist.However, with the method according to the invention either a defect in the camshaft sensor, so if that in figure 2b signal does not occur or at a simple embodiment of the internal combustion engine that completely does not need a camshaft encoder, solely from the one in FIG. 3a shown ambiguous crankshaft encoder signal Synchronization. For this, the evaluates Microprocessor 30 of the control device 20 time intervals between Predeterminable pulses of the crankshaft encoder signal for example between the trailing edges R1 and R2 and determined from such time intervals, the reverse are proportional to the speed, the speed of the Crankshaft. Can be used to determine the speed suitable signal edges are used, in Area of the gap (reference mark) a special evaluation is required.

Aus dieser üblicherweise ohnehin ablaufenden Drehzahlerfassung und dem Kurbelwellengebersignal wird gemäß dem in Figur 3 dargestellten Verfahren synchronisiert. Dazu wird im Schritt S1 anhand eines vorgebbaren Kriteriums ermittelt, ob der Nockenwellengeber defekt ist oder nicht. Wird im Schritt S1 festgestellt, daß vom Aufnehmer 19 eine plausibles Signal zum Steuergerät 20 gelangt, wird im Schritt S2 die übliche Synchronisation unter Verwendung des Nockenwellen- und des Kurbelwellengebersignales durchgeführt. Wird dagegen im Schritt S1 erkannt, daß der Nockenwellengeber defekt ist bzw. das vom Aufnehmer 19 gelieferte Signal nicht plausibel, wird im Schritt S3 ein Notlauf eingeleitet. Im Schritt S4 wird dabei geprüft, ob die Bezugsmarke der Kurbelwellenscheibe, gemäß Figur 1 also die Lücke 13 erkannt wurde. Zu dieser Erkennung werden im Steuergerät 20 beispielsweise die Rückflanken des Kurbelwellensignals nach Figur 2a miteinander verglichen und die Lücke wird erkannt, wenn beispielsweise der Abstand zwischen den Signalflanken R2 und R3 signifikant größer ist als der Abstand zwischen R1 und R2 und/oder R3 und R4. Wird in Schritt S4 auf Lücke erkannt, wird im Schritt S5 eine vorläufige Synchronisation vorgenommen und beispielsweise der Impuls S1 in Figur 2c abgegeben.From this usually running anyway Speed detection and the crankshaft encoder signal is according to synchronized the method shown in Figure 3. To is in step S1 using a predefinable criterion determines whether the camshaft sensor is defective or not. If it is determined in step S1 that a plausible signal to the control unit 20 is in Step S2 the usual synchronization using the Camshaft and crankshaft sensor signals carried out. If, on the other hand, it is recognized in step S1 that the Camshaft sensor is defective or that of sensor 19 delivered signal is not plausible, turns on in step S3 Emergency operation initiated. In step S4 it is checked whether the reference mark of the crankshaft pulley, that is to say according to FIG. 1 the gap 13 was recognized. For this recognition in Control unit 20, for example, the trailing edges of the The crankshaft signal according to Figure 2a compared and the gap is recognized if, for example, the distance between the signal edges R2 and R3 is significantly larger than the distance between R1 and R2 and / or R3 and R4. Becomes recognized in step S4 for gap, in step S5 one preliminary synchronization made and for example the pulse S1 given in Figure 2c.

Nach der vorläufigen Synchronisation im Schritt S5 wird noch eine applizierbare, also vorgebbare Wartezeit abgewartet, die im Schritt S6 dargestellt ist. Nach Ablauf dieser applizierbaren Wartezeit wird mit der vorläufigen Synchronisation begonnen, die mit der in S7 aufgezeigten Einspritzung am oberen Totpunkt oder 360° KW gegenüber dem oberen Totpunkt versetzt beginnt. Für diese Einspritzung wählt das Steuergerät den Zylinder aus, der auf Grund der baulichen Gegebenheit sich im oberen Totpunkt befinden sollte. Führt die Einspritzung zur einer Zündung des Kraftstoffes, muß dies zu einem Anstieg der Drehzahl bzw. zur einer Drehzahlbeschleunigung führen, die vom Steuergerät 20 über die Auswertung der Drehzahl ermittelt werden kann. Wird im Schritt S8 diese Drehzahlerhöhung erkannt, kann die vorläufige Synchronisation in eine endgültige Synchronisation umgewandelt werden. Im Schritt S9 findet die Synchronisation statt und die Brennkraftmaschine wird anschließend in der üblichen Weise geregelt.After the preliminary synchronization in step S5 is still waiting for an applicable, i.e. predefinable waiting time, which is shown in step S6. After this Applicable waiting time is with the preliminary Synchronization started with that shown in S7 Injection at top dead center or 360 ° KW compared to top dead center begins offset. For this injection the control unit selects the cylinder based on the structural conditions are at top dead center should. Does the injection ignite the Fuel, this must lead to an increase in the speed or lead to speed acceleration by the control unit 20 can be determined by evaluating the speed. If this speed increase is recognized in step S8, the preliminary synchronization into a final one Synchronization to be converted. In step S9, the Synchronization takes place and the internal combustion engine is then regulated in the usual way.

Wird dagegen im Schritt S8 dagegen keine Drehzahlerhöhung erkannt, wurde in den falschen Zylinder eingespritzt. Die vorläufige Synchronisation wird dann um 360° KW verändert (Schritt S12) und es wird wiederum versucht beim oberen Totpunkt eines Zylinders eine Einspritzung abzusetzen. Die Schritte S7 und S8 werden also solange wiederholt, bis die Synchronisation gefunden wurde und die Drehzahlerhöhung registriert wird. Durch diese Vorgehensweise wird sichergestellt, daß eine Synchronisation auch dann noch möglich ist, wenn eine Einspritzung zum korrekten Winkel (im Hautre) nicht zur einer Zündung führt. Falls eine vorgebbare Anzahl von Einspritzungen nach vorläufigen Synchronisationen erreicht wird, wird im Schritt S10 jede weitere Einspritzung unterbrochen, im Schritt S11 wird dann der Versuch der redundanten Synchronisationssuche mit dem Kurbelwellensignal unterbrochen.On the other hand, in step S8 there is no increase in speed recognized, was injected into the wrong cylinder. The provisional synchronization is then changed by 360 ° KW (Step S12) and the upper one is tried again To make an injection of the dead center of a cylinder. The Steps S7 and S8 are therefore repeated until the Synchronization was found and the speed increase is registered. By doing this ensured that synchronization still then is possible if an injection at the correct angle (in Hautre) does not lead to ignition. If a definable Number of injections after preliminary synchronizations is reached, every further injection is carried out in step S10 interrupted, in step S11 the attempt of redundant synchronization search with the crankshaft signal interrupted.

Damit die Einspritzungen nicht immer beim gleichen Zylinder stattfinden, kann das in Figur 3 dargestellte Verfahren noch ergänzt werden, in dem Verschiebungen der Einspritzungen um andere Winkel als 360° durchgeführt werden, wobei die Verschiebungen wiederum so zu wählen sind, daß sich der ausgewählte Zylinder in der Nähe seines oberen Totpunktes befindet. Die Abfolge der Einspritzungen bei verschiedenen Zylinderzahlen mit der redundanten Synchronisationssuche ist somit applizierbar und sollte so gestaltet sein, daß in jedem Zylinder im Laufe der Synchronisationssuche eingespritzt wird. Mögliche Abfolgen beim Vier-Zylinder sind beispielsweise erster Zylinder, vierter Zylinder, dritter Zylinder, zweiter Zylinder. Bei der Auswertung kann das Steuergerät grundsätzlich weitere abgespeicherte Informationen, beispielsweise über die Zündwilligkeit verschiedener Zylinder mit berücksichtigen.So that the injections are not always on the same cylinder take place, the method shown in Figure 3 can still be supplemented in the shifts of the injections angles other than 360 ° are carried out, the Shifts are to be chosen so that the selected cylinders near top dead center located. The sequence of injections at different Number of cylinders with the redundant synchronization search is thus applicable and should be designed so that in every cylinder in the course of the synchronization search is injected. Possible sequences with the four-cylinder are for example first cylinder, fourth cylinder, third Cylinder, second cylinder. This can be the case with the evaluation Control unit basically more stored Information, for example about the willingness to ignite take different cylinders into account.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell für selbstzündende Brennkraftmaschinen und fremdgezündete Brennkraftmaschinen geeignet, wobei bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen neben den Einspritzungen auch noch angepaßte Zündungen ausgelöst werden müssen.The method according to the invention is in principle for self-igniting internal combustion engines and spark-ignited Internal combustion engines suitable, with spark-ignited Internal combustion engines in addition to the injections adapted ignitions must be triggered.

Claims (6)

Verfahren zur Synchronisation bzw. Zylinderzuordnung zur Kurbelwellenstellung bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, die sich pro Arbeitszyklus zweimal dreht, mit einem Kurbelwellengeber, der ein Ausgangssignal liefert, das pro Umdrehung der Kurbelwelle ein Bezugssignal liefert, das einen oberen Totpunkt eines Zylinders zugeordnet ist, mit einer Steuereinrichtung, die das Ausgangssignal des Kurbelwellengebers auswertet zur Ermittlung der Drehzahl der Kurbelwelle und zur Bildung von Einspritzsignalen und nach der Erkennung des Bezugssignales eine vorläufig Synchronisation durchführt und eine Probeeinspritzung für den betreffenden Zylinder auslöst, wobei bei einer Drehzahlerhöhung bzw. Drehzahlbeschleunigung die vorläufige Synchronisation verifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben der Drehzahlerhöhung eine neue um einen vorgebbaren Winkel verschobene vorläufige Synchronisation erfolgt, das für den dann im oberen Totpunkt vermuteten Zylinder eine Einspritzung ausgelöst wird und diese vorläufige Synchronisation bei einer Drehzahlerhöhung verifiziert wird. Method for synchronization or cylinder assignment for Crankshaft position in a multi-cylinder Internal combustion engine with a crankshaft, which is pro Duty cycle rotates twice, with a crankshaft encoder, which provides an output signal per revolution of the Crankshaft provides a reference signal that is an upper one Dead center of a cylinder is associated with a Control device that the output signal of Crankshaft encoder evaluates the speed of the Crankshaft and for the formation of injection signals and after the detection of the reference signal is provisional Performs synchronization and a test injection for triggers the cylinder in question, with a Speed increase or speed acceleration the provisional Synchronization is verified, characterized in that if there is no speed increase, a new one Predeterminable angle shifted preliminary synchronization takes place, which is then assumed for the dead center Cylinder an injection is triggered and this provisional synchronization when speed increases is verified. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgebbare Verschiebung der vorläufigen Synchronisation 360° beträgt.A method according to claim 1, characterized in that the definable postponement of the preliminary synchronization Is 360 °. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der ersten vorläufigen Synchronisation und/oder wenigstens einer weiteren vorläufigen Synchronisation die folgende Einspritzung jeweils erst nach Ablauf einer applizierbaren Wartezeit ausgelöst wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that that after the first preliminary synchronization and / or at least one further preliminary synchronization following injection only after one Applicable waiting time is triggered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Wiederholungen der Einspritzungen auf eine vorgebbaren Maximalwert begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of repetitions the injections are limited to a predeterminable maximum value becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfolge der Einspritzungen so gewählt wird, daß in unterschiedliche Zylinder eingespritzt wird und/oder in jedem Zylinder im Laufe der Synchronisationssuche eingespritzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sequence of injections is chosen so that in different cylinders is injected and / or in each cylinder in the course of Synchronization search is injected. Verfahren zur Synchronisation bzw. Zylinderzuordnung zur KW-Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine mit Nockenwellengeber zunächst geprüft wird, ob das Nockenwellengebersignal plausibel ist und falls eine Unplausibilität bzw. ein Defekt erkannt wird, ein Notlauf aktiviert wird, bei dem ein Verfahren nach einem der vorhergenden Ansprüche durchgeführt wird.Method for synchronization or cylinder assignment for KW position, characterized in that at a Internal combustion engine with camshaft encoder first checked whether the camshaft sensor signal is plausible and if an implausibility or a defect is detected Emergency run is activated, in which a procedure according to one of the previous claims is carried out.
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R26 Opposition filed (corrected)

Opponent name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

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NLR1 Nl: opposition has been filed with the epo

Opponent name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

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RDAG Patent revoked

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27W Patent revoked

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GBPR Gb: patent revoked under art. 102 of the ep convention designating the uk as contracting state

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NLR2 Nl: decision of opposition

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